郭　彪，張　弘，陳　平，周虎東

（甘肅省地礦局第二地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院，甘肅蘭州730020）

西和縣東山滑坡形成機理分析

郭彪*，張弘，陳平，周虎東

（甘肅省地礦局第二地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院，甘肅蘭州730020）

針對甘肅省隴南市西和縣東山滑坡，在現(xiàn)場調(diào)查的基礎(chǔ)上對其形成機理進行了分析研究，結(jié)果表明，斷裂對該滑坡起控制作用，巖土體性質(zhì)決定了該滑坡的類型，而水和人類工程活動易觸發(fā)該滑坡的發(fā)生。東山滑坡形成機理的分析結(jié)果可為日后相似條件下滑坡的防治提供一定的借鑒。

東山滑坡；斷裂；形成機理

西和縣隸屬于甘肅省隴南市，地處嘉陵江上游西禮盆地，縣城坐落于西漢水支流漾水河上游。區(qū)內(nèi)地層巖性組合多樣，地質(zhì)構(gòu)造較復(fù)雜，新構(gòu)造運動強烈，滑坡、崩塌、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害較為發(fā)育。東山滑坡位于西和縣城東側(cè)，為一老滑坡，2008年以前一直處于較穩(wěn)定狀態(tài)，后經(jīng)“5.12”汶川地震及“7.22”岷漳地震影響，加劇了坡體的變形。目前由3個大小不等的滑坡組成，威脅祁家窯、董家窯、魚家磨、朝陽村及沿街商鋪共計408戶2703人生命財產(chǎn)安全，潛在經(jīng)濟損失2.06億元，地質(zhì)災(zāi)害規(guī)模為特大型［1］。

地震帶附近，在大斷層強烈破碎帶的長期作用下，破壞了斷層強烈破碎帶兩側(cè)的巖土體的完整性，利于形成地下水的運移通道，在有利地形下滑坡就有可能發(fā)生［2］。前人已對斷裂控制的滑坡進行了研究，但對于地震帶附近黃土層及軟巖中的滑坡發(fā)生及發(fā)展的機理未做詳細(xì)研究。本文以西河縣東山滑坡為例，對該滑坡的形成機理進行分析，并根據(jù)分析結(jié)果提出滑坡治理措施，對類似的滑坡工程具有指導(dǎo)意義。

1　地質(zhì)環(huán)境條件

1.1地形地貌

東山滑坡地處西禮盆地中部，區(qū)內(nèi)地貌按地表形態(tài)特征和成因類型可分為侵蝕下切黃土梁峁地貌、侵蝕堆積河谷地貌及重力堆積地貌三大地貌單元，海拔高程介于1745～1509m之間，最大高差為236m。

1.2地層巖性

滑坡區(qū)及周邊出露的地層巖性較簡單，主要有新近系上新統(tǒng)（Nb）、第四系上更新統(tǒng)風(fēng)積物（Q3eol）、第四系全新統(tǒng)沖洪積物及滑坡堆積物（Q4al+pl、Q4del）（圖1）。

1.3地質(zhì)構(gòu)造

西和縣城大地構(gòu)造上屬于秦嶺緯向構(gòu)造帶間的新生帶凹陷盆地之西禮盆地的南部邊緣（圖2）。該區(qū)處于兩組大斷裂的交匯地帶，其中一組斷裂經(jīng)過成縣—西和—禮縣，橫穿西禮盆地南部，總體呈北西走向，另一組斷裂走向北東，即為西禮斷陷的東緣主斷裂，該斷裂帶向南西方向延伸，與武都化馬一帶的北東向斷裂相接。從這兩組大斷裂對新生代的地層的控制和對現(xiàn)代地形地貌的影響可以推斷，它們均屬于活動性斷裂構(gòu)造。此外，從有關(guān)的地震區(qū)劃研究資料中可知，西和、禮縣一帶都曾經(jīng)是近代以來許多強烈地震的震中。

1.4水文地質(zhì)條件

滑坡前部平坦穩(wěn)定地帶為漾水河河谷，漾水河發(fā)源于河口鄉(xiāng)鐵古坪，由南向北從縣城穿過，將城區(qū)劃分為東西兩片，流經(jīng)何壩、十里、漢源鎮(zhèn)、西峪、石堡、長道等地，于禮縣蒙張匯入西漢水，流域總面積682km2，河流全長47.4km，河道平均比降10‰，其中西和縣境內(nèi)流域面積618km2，多年平均流量2.05m3/s，年平均輸砂量195.86×104t，平均侵蝕模數(shù)3169.34t/km2。其主要的支流有南峪溝、橫嶺溝、趙五河、任河、白水河、盧家河、玉泉河、蘇家河、稍峪河、張劉河、水磨川河等。

滑坡區(qū)主要分布地下水為全新統(tǒng)滑坡堆積物孔隙水。

2　滑坡發(fā)育特征

2.1滑坡形態(tài)

東山滑坡位于西和縣城東側(cè)，是由3個大小不等的滑坡組成的滑坡群。

H3滑坡屬黃土—泥巖滑坡，平面形態(tài)呈“簸箕”形，滑坡體地勢總體東高西低，實測后緣高程1708m，前緣高程1600m，前后緣最大高差約108m，坡面平均坡度約13°，主滑方向為279°，沿主滑方向縱長約476m，前緣寬約600m，后緣寬435m，依據(jù)本次勘查成果計算確定，滑坡體厚度介于11.8～43.4m之間，平均為27.6m，面積約21.9×104m2，體積約603.4×104m3，按滑體厚度劃分，屬深層滑坡；按滑體體積劃分，屬大型滑坡。

2.2滑坡物質(zhì)組成及結(jié)構(gòu)特征

根據(jù)鉆孔資料，H3滑坡上部為粉質(zhì)粘土（風(fēng)積黃土），厚度6.2～8m不等，松軟結(jié)構(gòu)，硬塑狀態(tài)；中部為泥巖碎屑，呈灰綠色，厚度2.4～3.5m不等，呈散體狀結(jié)構(gòu)，可塑—軟塑狀態(tài)；底部為泥巖，呈灰綠色，厚度4.9～9.1m不等，巖體組織結(jié)構(gòu)完全破壞，呈散體狀結(jié)構(gòu)，巖芯呈土狀，可塑狀態(tài)。由東山滑坡1-1′剖面圖（圖3）可以看出，滑帶主要由灰綠色泥巖組成，含水量較高，多呈軟塑狀態(tài)，偶見滑動擦痕，局部滑面光滑，摩擦熱變質(zhì)現(xiàn)象明顯。

3　滑坡形成機理分析

3.1滑坡主要控制因素分析

H3滑坡變形過程主要有以下4個控制因素。

3.1.1前后緣陡峭的地形條件

H3滑坡滑體中后部從地形來看，沿主軸線明顯有中間低兩側(cè)高的現(xiàn)象，有利于地表水匯集下滲；滑體前部地形變陡，坡度增大，由其前緣邊界部位，發(fā)育有明顯高出河流階地的陡坡和陡坎，坡高在5～15m之間，坡度一般在30°～50°之間，局部大于65°，坡面垂直裂縫及卸荷裂隙發(fā)育，局部已出現(xiàn)坍塌，這為滑坡發(fā)育創(chuàng)造了有利的地形條件。

3.1.2易軟化的巖性

H3滑坡地層巖性主要由風(fēng)積黃土、泥巖碎屑和泥巖組成。風(fēng)積黃土具大孔隙結(jié)構(gòu)，蟲穴和垂直節(jié)理發(fā)育，有利于地表水水體垂直下滲，而下伏泥巖為半成巖，成巖作用弱，膠結(jié)差，另受地質(zhì)構(gòu)造的影響，節(jié)理裂隙普遍發(fā)育，使得巖體較破碎，屬極軟巖，抗風(fēng)化能力弱，力學(xué)強度較低，遇水極易軟化或泥化，為典型的易滑地層，這為早期滑坡的形成提供了物質(zhì)基礎(chǔ)。早期滑坡發(fā)生后，形成現(xiàn)有滑坡堆積物，主要由擾動后的黃土和泥巖組成，土體結(jié)構(gòu)疏松，孔隙發(fā)育，有利于地表水體下滲，巖體組織結(jié)構(gòu)完全破壞，多呈散體土狀，飽水性強，當(dāng)?shù)乇硭w滲入后，受原滑面以下較完整泥巖阻隔，形成軟弱夾層，極易形成新的滑動面（帶），這為再次滑動提供了物質(zhì)條件。

3.1.3豐富的地下水活動

滑坡區(qū)地下水水位埋深隨滑床埋深差異變化較大，一般滑床埋深增大，水位埋深亦隨之增大，水位最深可達(dá)9.1m、最淺為5.3m。依據(jù)工程地質(zhì)測繪成果，在H3滑坡前緣坡腳處，發(fā)現(xiàn)2處泉水出露點，但出水量均較小?；瑤灵L期充水軟化，使得其抗剪強度極大的降低，為滑坡復(fù)活下滑提供了一重要條件。

3.1.4斷裂控制

大斷層造成巖體破碎，地表水容易下切和側(cè)蝕，同時也為地下水活動提供了通道［2］?；聟^(qū)處于2組大斷裂的交匯地帶，其中一級斷裂經(jīng)成縣—西和—禮縣，橫穿西禮盆地南部，呈北西走向，另一組斷裂走向北東，即為西禮斷陷的東緣主斷裂，該斷裂帶向南西方向斷續(xù)延伸，與武都化馬一帶的北東向斷裂相接。從這2組大斷裂對新生代的地層的控制和對現(xiàn)代地形地貌的影響可以推知，它們均屬活動性斷裂構(gòu)造，此外，從有關(guān)的地震區(qū)劃研究資料中可知，西和、禮縣一帶都曾經(jīng)是近年來許多強地震的震中。構(gòu)造抬升不均衡使區(qū)內(nèi)新近系泥巖傾向坡腳，傾角介于5°～15°之間。據(jù)調(diào)查，具備臨空條件、坡面與構(gòu)造面傾向一致的斜坡地帶及易形成滑坡［3］。且區(qū)內(nèi)泥巖高角度節(jié)理特別發(fā)育，至少有6組方向，其中主要有北東東向、北北西向、北東向和北西向四組，節(jié)理密度分布不均，從鉆孔巖芯中可以看出，巖芯中節(jié)理細(xì)密，同一組節(jié)理間距可達(dá)2～3mm，主要以高角度節(jié)理為主，此外，還發(fā)現(xiàn)有1～2組緩傾角節(jié)理，傾角15°～30°，沿節(jié)理面常發(fā)現(xiàn)有滑動磨擦的跡象，而且沿節(jié)理面上下附近巖石有被擠壓碾磨的特點，密集的節(jié)理裂隙切割巖層，破壞其側(cè)向連續(xù)性，并為地下水的聚集和貯存運移提供了有利場所。

3.2滑坡變形破壞模式分析

東山滑坡具有典型且明顯的后緣牽引滑帶、中部主滑帶及前沿抗滑帶，其破壞過程與特點分述如下：

（1）在主滑帶的后端先蠕動，使后緣牽引部分的滑體似基礎(chǔ)下陷般斷裂而生成牽引段滑帶（面），隨后則在地表水及地下水沿帶作用下逐步軟化而轉(zhuǎn)化為沿牽引滑帶的剪切破壞，產(chǎn)生向主滑體的推力。在主滑體穩(wěn)定下或旱季無地表水的作用，牽引滑帶可因暫時穩(wěn)定而恢復(fù)一定強度。不過在滑坡整體滑動中該牽引段的巖土總是早就破壞沿滑帶移動較遠(yuǎn)，達(dá)到當(dāng)時含水狀態(tài)下的殘余強度。

（2）中部主滑帶多數(shù)是沿滑動斷面內(nèi)已有的相對于滑體及滑床為較軟弱、破碎及含水的帶為依附而發(fā)育生成。在地震、滑帶部位地下水等因素影響下，由于主滑帶自身所受應(yīng)力大于強度而產(chǎn)生蠕動變形，在受牽引段的推力共同作用下先自身擠緊，而后將剩余下滑力作用于前部的抗滑段，在前部抗滑段被擠緊下僅產(chǎn)生微量移動，直至抗滑段滑帶形成，隨其產(chǎn)生大規(guī)模的滑動破壞。

（3）前部抗段滑帶與主滑帶生成所依附的軟弱結(jié)構(gòu)帶并非一致，而是在應(yīng)力集中處向臨空擠出為主。因此，有向臨空組合的軟弱帶為依附而生成的抗滑段滑帶者，歇于在主滑段推擠下、滑帶地下水逐漸浸濕下漸近破壞而貫通出口；由彈性變形（擠緊）到塑性變形（沿滑帶移動）直至加速大動破壞，此時抗滑段滑帶抗剪強度指標(biāo)是當(dāng)時條件下的殘余強度。如出口滑帶是由應(yīng)力集中下生成（非地質(zhì)上軟弱帶），由抗剪斷強度突然脆性破裂轉(zhuǎn)為而間摩擦，則因剩余下滑力過大，可使抗滑段滑體滑動距離較遠(yuǎn)，形成滑坡堆積體。

3.3滑坡形成機理分析

東山滑坡主要特征為黃土軟巖的順層滑動，黃土具大孔隙結(jié)構(gòu)，蟲穴和垂直節(jié)理發(fā)育，而泥巖成巖作用弱，膠結(jié)差，加之受風(fēng)化、地質(zhì)構(gòu)造等因素的影響，節(jié)理裂隙十分發(fā)育，有利于大氣降水入滲。在雨季，一方面大部分降水形成面流向斜坡下游排泄，沖刷、侵蝕破壞斜坡，降低其穩(wěn)定性，同時軟化坡腳巖土體，降低其抗剪強度；少部分降水則沿節(jié)理裂隙直接入滲，轉(zhuǎn)化為地下水，其中一部分儲存于各種孔隙、裂隙中，致使巖土體重量增加，導(dǎo)致下滑力增大；而另一部分則繼續(xù)下滲，當(dāng)遇到下伏較完整的泥巖時，受其阻隔，沿隔水層面向坡腳方向運移，但受含水介質(zhì)巖性條件的影響，徑流速度緩慢，形成了飽和帶土，致使土體軟化，抗剪強度降低，形成滑面或滑帶。另一方面坡體中的孔隙水壓力增加將降低有效應(yīng)力，導(dǎo)致滑帶摩阻力降低，地下水亦對滑體產(chǎn)生浮力，降低滑體對滑床的正應(yīng)力，使滑面摩阻力降低，地下水的滲透壓力作用，對滑坡體施加一個推力致使滑坡體頂托懸浮，即在土體中產(chǎn)生一個剪應(yīng)力，從而降低滑帶土的抗剪強度，也是滑坡形成的主要影響因素之一。該滑坡早期滑動運移形式為推移式，由于滑坡后緣失穩(wěn)開裂，在上部荷載的作用下，后緣土體向下滑動，導(dǎo)致前緣巖土體隆起開裂從而發(fā)生滑動。在現(xiàn)階段，由于人工開挖坡腳，破壞原有地貌形態(tài)，形成新的臨空面，導(dǎo)致前緣失穩(wěn)，前一塊滑動后，后一塊因失去支撐力會接著滑動，運移形式演變?yōu)闋恳健?/p>

4　滑坡發(fā)展趨勢與防災(zāi)措施

4.1當(dāng)今滑坡發(fā)展趨勢

H3滑坡在現(xiàn)狀條件下處于穩(wěn)定性較差狀態(tài)，在地震狀態(tài)、暴雨狀態(tài)下穩(wěn)定差，發(fā)生滑動的可能性較大；隨著人類工程活動的增加，必然對滑坡穩(wěn)定性有一定影響，特別對坡腳開挖破壞滑體原始應(yīng)力狀態(tài)導(dǎo)致滑坡復(fù)活，極端氣候也有可能引發(fā)滑坡進一步復(fù)活，對滑坡體上及坡腳祁家窯、董家窯、朝陽村、魚家磨村及沿街商鋪408戶2703人生命財產(chǎn)安全以及縣鄉(xiāng)道、輸電線路等安全帶來威脅。

4.2滑坡治理措施

根據(jù)滑坡的發(fā)育特征，穩(wěn)定性綜合評價結(jié)果、危害對象以及場地實際條件，在充分考慮治理工程安全性與可行性、經(jīng)濟合理性等因素，提出總體抗滑和坡面截水的綜合治理方案。具體如下。

4.2.1抗滑工程

為防止滑坡整體滑動，選用單排抗滑樁和樁間擋板進行支擋，抗滑樁布設(shè)于滑坡前緣處。以通過抗滑樁的布設(shè)能有效提高滑坡整體的穩(wěn)定性。

4.2.2坡面截排水

水是導(dǎo)致滑坡滑動的直接原因之一，選用在滑坡治理中常用的截排水渠工程，是穩(wěn)固滑體的有效治理措施之一，鑒于區(qū)內(nèi)降雨量大、降水集中的特點，治理工程建議在滑體外圍布設(shè)截排水渠工程，從而防止滑坡外圍來水進入滑體。

4.2.3仰斜式排水孔

東山滑坡在滑帶附件存在地下水，其主要接受大氣降水的補給，地下水類型主要為第四系松散巖類孔隙水，含水介質(zhì)為滑坡堆積物。在擋土板中心處設(shè)置仰斜式排水孔，排水孔排出的水引入截排水系統(tǒng)。

5　結(jié)論

（1）東山滑坡主要是由于斷裂強烈破碎，導(dǎo)致巖土體破碎強度降低并為地下水的聚集和貯存運移提供了有利場所。地下水滲流加劇了滑坡體的不穩(wěn)狀態(tài)。

（2）東山滑坡的變形破壞模式為：在主滑帶的后端先蠕動，使后緣牽引部分的滑體似基礎(chǔ)下陷般斷裂而生成牽引段滑帶（面），在前部抗滑段被擠緊下僅產(chǎn)生微量移動，直至抗滑段滑帶形成，隨其產(chǎn)生大規(guī)模的滑動破壞。

（3）由于東山滑坡是典型的松散堆積物滑坡，斷層強烈破壞起著控制性作用，水和人類活動觸發(fā)了該類滑坡的發(fā)生。為了避免此類滑坡的發(fā)生，應(yīng)采取總體抗滑和坡面截水的綜合治理，對坡面上應(yīng)進行退耕還林，減少農(nóng)業(yè)灌溉，避免開挖坡腳等人類活動。

［1］張亮，郭彪，等.隴南市西和縣漢源鎮(zhèn)東山滑坡治理工程勘查報告［R］.甘肅水文地質(zhì)工程地質(zhì)勘察院，2015.

［2］張瑩，蘇生瑞，李鵬，等.斷裂控制的滑坡機理研究——以柳家坡滑坡為例［J］.工程地質(zhì)學(xué)報，2015，23（6）：1127-1137.

［3］盧螽槱，吳其偉，黃大庭，等.受活動斷層控制的滑坡實例［C］//滑坡文集（第四集），北京：中國鐵路出版社，1984：78-84.

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A

1004-5716（2016）09-0012-06

2016-04-26

2016-05-10

郭彪（1983-），男（漢族），甘肅白銀人，工程師，現(xiàn)從事巖土工程相關(guān)工作。